JPH06195640A - 耐摩耗薄層を有する薄膜磁気ヘッドアセンブリおよび薄層ベースとその製造方法 - Google Patents
耐摩耗薄層を有する薄膜磁気ヘッドアセンブリおよび薄層ベースとその製造方法Info
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- JPH06195640A JPH06195640A JP5228076A JP22807693A JPH06195640A JP H06195640 A JPH06195640 A JP H06195640A JP 5228076 A JP5228076 A JP 5228076A JP 22807693 A JP22807693 A JP 22807693A JP H06195640 A JPH06195640 A JP H06195640A
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐摩耗性に優れ、安価に製造できる薄膜磁気
ヘッドアセンブリを提供する。 【構成】 チタニウムカーバイド粒子を含むAl2O3−
TiC基板52に、アモルファスシリコンカーバイドの
第1接合促進層54を介して、ダイヤモンド様炭素から
なる絶縁性の耐摩耗層56を接合し、さらに、アモルフ
ァス水素化合シリコンの第2接合促進層58を介して電
気磁気回路構成部62を付着する。 【効果】 耐摩耗層56は硬度が増し、また、表面仕上
げが不要である。
ヘッドアセンブリを提供する。 【構成】 チタニウムカーバイド粒子を含むAl2O3−
TiC基板52に、アモルファスシリコンカーバイドの
第1接合促進層54を介して、ダイヤモンド様炭素から
なる絶縁性の耐摩耗層56を接合し、さらに、アモルフ
ァス水素化合シリコンの第2接合促進層58を介して電
気磁気回路構成部62を付着する。 【効果】 耐摩耗層56は硬度が増し、また、表面仕上
げが不要である。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜磁気ヘッドアセン
ブリの改良に関し、さらに詳しくは、耐摩耗薄層を有す
る薄膜磁気ヘッドアセンブリおよび薄層ベースとその製
造方法に関する。
ブリの改良に関し、さらに詳しくは、耐摩耗薄層を有す
る薄膜磁気ヘッドアセンブリおよび薄層ベースとその製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】磁気媒体、たとえばテープやディスクに
記録可能なデータ量は、磁気媒体のビットおよびトラッ
ク密度を高めることにより、大きくすることができる。
一方、このためには、このように高密度化されたビット
およびトラック密度で読み書きできる磁気ヘッドが必要
となる。このようなヘッドの一つに薄膜磁気ヘッドがあ
る。
記録可能なデータ量は、磁気媒体のビットおよびトラッ
ク密度を高めることにより、大きくすることができる。
一方、このためには、このように高密度化されたビット
およびトラック密度で読み書きできる磁気ヘッドが必要
となる。このようなヘッドの一つに薄膜磁気ヘッドがあ
る。
【0003】しかし、薄膜磁気ヘッドは、ヘッドと移動
する磁気媒体との間の接触による摩耗に極めて敏感であ
る。この摩耗により、ヘッド表面の中央は落され、すな
わち、くぼまされ、読み書き中のヘッドの精度が低下す
ることになる。大きなフェライトヘッドは一般に50マ
イクロメータまでの摩耗に耐えることができるが、それ
より小さい薄膜ヘッドでは、約1〜2マイクロメータの
摩耗にしか耐えることができず、読み書き精度に影響が
生じる。
する磁気媒体との間の接触による摩耗に極めて敏感であ
る。この摩耗により、ヘッド表面の中央は落され、すな
わち、くぼまされ、読み書き中のヘッドの精度が低下す
ることになる。大きなフェライトヘッドは一般に50マ
イクロメータまでの摩耗に耐えることができるが、それ
より小さい薄膜ヘッドでは、約1〜2マイクロメータの
摩耗にしか耐えることができず、読み書き精度に影響が
生じる。
【0004】次世代薄膜磁気ヘッドは、整列誤差を低減
するために読み書き機能を同じ物理的ギャップで行な
い、それによって、トラック密度を高める。そうなる
と、ヘッドの摩耗により引き起こされる問題は悪化する
ことになる。
するために読み書き機能を同じ物理的ギャップで行な
い、それによって、トラック密度を高める。そうなる
と、ヘッドの摩耗により引き起こされる問題は悪化する
ことになる。
【0005】薄膜磁気読み取りヘッドの製造は、Al2O
3−TiCが混合された強固な構造をもつウエハーからな
るセラミック基板の上に、電気磁気回路構成部分がスパ
ッタ溶着、蒸着、電気めっき、写真石版の組み合わせに
より形成されることにより行なわれる。各磁気ヘッド要
素は、約10平方ミリメータの基板表面を必要とし、そ
のため、数百のヘッド要素が一つの基板ウエハー上に同
時に形成されることができる。マイクロおよびサブマイ
クロヘッドとして知られている他のヘッドではこれに比
べて十分に小さく、このようなヘッドは数千個がひとつ
のウエハー表面に同時に形成されることができる。トラ
ンスデューサが基板表面に形成された後、ウエハーは個
々のヘッド要素に切断され、精度よくラップ仕上げされ
研摩され、記憶媒体とのインターフェースを形成する。
一般的には、厚さ10〜15μmの導電性のないアモル
ファス酸化アルミニウム(Al2O3)のコーティングが基
板上にスパッタされ、トランスデューサ要素を付着する
前に電気的絶縁が施される。この電気的絶縁コーティン
グを施すには、非常に高価な装置を用いて10〜15時
間を要し、それによって、磁気ヘッドを製造するのに必
要な時間とコストが現実に大きくなる。付着されるAl2
O3層はラップ仕上げされて研摩され、必要とされる表
面仕上げが達成される。結果としてのAl2O3コーティ
ングはAl2O3−TiC基板より十分に柔らかく、それゆ
え、より速く摩耗が生じ、コーティングと取り付けられ
たトランスデューサ要素の後退によるヘッド特性の劣化
を生じる。
3−TiCが混合された強固な構造をもつウエハーからな
るセラミック基板の上に、電気磁気回路構成部分がスパ
ッタ溶着、蒸着、電気めっき、写真石版の組み合わせに
より形成されることにより行なわれる。各磁気ヘッド要
素は、約10平方ミリメータの基板表面を必要とし、そ
のため、数百のヘッド要素が一つの基板ウエハー上に同
時に形成されることができる。マイクロおよびサブマイ
クロヘッドとして知られている他のヘッドではこれに比
べて十分に小さく、このようなヘッドは数千個がひとつ
のウエハー表面に同時に形成されることができる。トラ
ンスデューサが基板表面に形成された後、ウエハーは個
々のヘッド要素に切断され、精度よくラップ仕上げされ
研摩され、記憶媒体とのインターフェースを形成する。
一般的には、厚さ10〜15μmの導電性のないアモル
ファス酸化アルミニウム(Al2O3)のコーティングが基
板上にスパッタされ、トランスデューサ要素を付着する
前に電気的絶縁が施される。この電気的絶縁コーティン
グを施すには、非常に高価な装置を用いて10〜15時
間を要し、それによって、磁気ヘッドを製造するのに必
要な時間とコストが現実に大きくなる。付着されるAl2
O3層はラップ仕上げされて研摩され、必要とされる表
面仕上げが達成される。結果としてのAl2O3コーティ
ングはAl2O3−TiC基板より十分に柔らかく、それゆ
え、より速く摩耗が生じ、コーティングと取り付けられ
たトランスデューサ要素の後退によるヘッド特性の劣化
を生じる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
解決すべき技術的課題は、磁気媒体による耐摩耗性がよ
り優れ、現在市販の薄膜ヘッドより安価に製造できる薄
膜ヘッドアセンブリを提供することである。
解決すべき技術的課題は、磁気媒体による耐摩耗性がよ
り優れ、現在市販の薄膜ヘッドより安価に製造できる薄
膜ヘッドアセンブリを提供することである。
【0007】
【発明の要旨】本発明は、薄膜磁気ヘッド用薄層ベース
を含む。この薄層はアルミナマトリックス内に分散され
たチタニウムカーバイド粒子からなるセラミック基板を
含む。この基板の上にアモルファス水素化合シリコンカ
ーバイドからなる接合促進層が形成され,この接合促進
層の上に耐摩耗性のダイヤモンド様炭素からなる絶縁性
の耐摩耗層が形成される。
を含む。この薄層はアルミナマトリックス内に分散され
たチタニウムカーバイド粒子からなるセラミック基板を
含む。この基板の上にアモルファス水素化合シリコンカ
ーバイドからなる接合促進層が形成され,この接合促進
層の上に耐摩耗性のダイヤモンド様炭素からなる絶縁性
の耐摩耗層が形成される。
【0008】本発明の1実施例では、薄層は耐摩耗層の
上に形成される第2接合促進層を備えてる。この第2接
合促進層は、アモルファス水素化合シリコンからなり、
積層薄膜磁気ヘッドの第1層との接合を促進する。この
ような追加の層が加えられるので、本発明では本質的に
は薄膜磁気ヘッドとなる。本発明の他の実施例では、第
1接合促進層はアモルファスシリコンカーバイドとする
ことが可能であり、耐摩耗層はダイヤモンドまたはアモ
ルファスダイヤモンドとすることが可能である。
上に形成される第2接合促進層を備えてる。この第2接
合促進層は、アモルファス水素化合シリコンからなり、
積層薄膜磁気ヘッドの第1層との接合を促進する。この
ような追加の層が加えられるので、本発明では本質的に
は薄膜磁気ヘッドとなる。本発明の他の実施例では、第
1接合促進層はアモルファスシリコンカーバイドとする
ことが可能であり、耐摩耗層はダイヤモンドまたはアモ
ルファスダイヤモンドとすることが可能である。
【0009】本発明はまた、アルミナマトリックスに分
散されたチタニウムカーバイド粒子からなるセラミック
基板の上に、アモルファスの水素化合シリコンカーバイ
ドからなる接合促進層を付着し、つぎに、この接合促進
層の上にダイヤモンド様炭素からなる絶縁性の耐摩耗層
を付着することによって、このような薄層ベースを形成
する方法を含む。
散されたチタニウムカーバイド粒子からなるセラミック
基板の上に、アモルファスの水素化合シリコンカーバイ
ドからなる接合促進層を付着し、つぎに、この接合促進
層の上にダイヤモンド様炭素からなる絶縁性の耐摩耗層
を付着することによって、このような薄層ベースを形成
する方法を含む。
【0010】この方法の一つの実施例では、耐摩耗層の
上にアモルファス水素化合シリコンからなる第2接合促
進層が付着されることも可能である。また、電気磁気回
路構成層は、この第2接合促進層の上に付着されること
が可能である。
上にアモルファス水素化合シリコンからなる第2接合促
進層が付着されることも可能である。また、電気磁気回
路構成層は、この第2接合促進層の上に付着されること
が可能である。
【0011】この方法の別の実施例では、第1接合促進
層を付着するステップが完了する前に、耐摩耗層を付着
するステップが開始され、それによって、この2層の間
に遷移領域を形成する。第2接合促進層を付着するステ
ップはまた、耐摩耗層を付着するステップが完了する前
に開始されることも可能であり、それによって、これら
2層間の遷移領域を形成する。
層を付着するステップが完了する前に、耐摩耗層を付着
するステップが開始され、それによって、この2層の間
に遷移領域を形成する。第2接合促進層を付着するステ
ップはまた、耐摩耗層を付着するステップが完了する前
に開始されることも可能であり、それによって、これら
2層間の遷移領域を形成する。
【0012】本発明はまた、基板と、電気抵抗(MR)セ
ンサ、電気抵抗シールド、書き込み巻線、書き込み磁
極、絶縁層を有する薄膜磁気ヘッドアセンブリを含み、
絶縁層はダイヤモンド様炭素である。
ンサ、電気抵抗シールド、書き込み巻線、書き込み磁
極、絶縁層を有する薄膜磁気ヘッドアセンブリを含み、
絶縁層はダイヤモンド様炭素である。
【0013】本発明の絶縁性の耐摩耗層は、既に知られ
ているヘッドの絶縁層より十分に薄い。既に知られてい
るヘッドの絶縁層の厚さは10〜15μmであるのに対
し、本発明の絶縁性の耐摩耗層の厚さは5μm以下であ
り、好ましくは約1μmである。これによって、絶縁層
を付着するのに要する時間は短くなる。さらに、既に知
られているヘッドに用いられているアモルファスアルミ
ニウム絶縁層はラップ仕上げされ研摩され、必要な仕上
げ精度を得なければならないのに対し、本発明の絶縁性
の耐摩耗層の表面仕上げ精度は付着されたままで十分で
あり、したがって、ラップ仕上げのステップは必要な
い。
ているヘッドの絶縁層より十分に薄い。既に知られてい
るヘッドの絶縁層の厚さは10〜15μmであるのに対
し、本発明の絶縁性の耐摩耗層の厚さは5μm以下であ
り、好ましくは約1μmである。これによって、絶縁層
を付着するのに要する時間は短くなる。さらに、既に知
られているヘッドに用いられているアモルファスアルミ
ニウム絶縁層はラップ仕上げされ研摩され、必要な仕上
げ精度を得なければならないのに対し、本発明の絶縁性
の耐摩耗層の表面仕上げ精度は付着されたままで十分で
あり、したがって、ラップ仕上げのステップは必要な
い。
【0014】本発明の絶縁性の耐摩耗層は、アモルファ
スアルミニウムより十分に硬く、したがって、移動する
磁気媒体(たとえば、ディスクやテープ)との接触により
引き起こされるヘッドアセンブリの摩耗を低減するのに
役立つ。絶縁層の幅を小さくすることによって、ヘッド
アセンブリの読み書き機能部分間のギャップのサイズが
小さくなり、ヘッドアセブリの摩耗の影響を受けやすい
エリアは小さくなり、それによって、ヘッドアセンブリ
の耐摩耗性が向上する。
スアルミニウムより十分に硬く、したがって、移動する
磁気媒体(たとえば、ディスクやテープ)との接触により
引き起こされるヘッドアセンブリの摩耗を低減するのに
役立つ。絶縁層の幅を小さくすることによって、ヘッド
アセンブリの読み書き機能部分間のギャップのサイズが
小さくなり、ヘッドアセブリの摩耗の影響を受けやすい
エリアは小さくなり、それによって、ヘッドアセンブリ
の耐摩耗性が向上する。
【0015】
【実施例】図1に従来例の磁気記録ヘッドアセンブリ1
0を示す。磁気記録ヘッドアセンブリ10は、IBM3
370ディスクヘッドスライダに用いられているよう
な、誘導タイプの薄膜読み書き要素である。このヘッド
アセンブリ10は、絶縁層14で覆われた基板12から
なる。基板12はAl2O3−TiCであり、アルミナマト
リックスに分散されたチタニウムカーバイドの複合物で
ある。絶縁層14はアモルファスアルミナ(a−Al2O3)
であり、モース硬さは約7である。ヘッドアセンブリ1
0は、一般的にギャップ長さ22、ギャップ幅24、パ
ーマロイ磁極端26、および銅巻線28を有する。
0を示す。磁気記録ヘッドアセンブリ10は、IBM3
370ディスクヘッドスライダに用いられているよう
な、誘導タイプの薄膜読み書き要素である。このヘッド
アセンブリ10は、絶縁層14で覆われた基板12から
なる。基板12はAl2O3−TiCであり、アルミナマト
リックスに分散されたチタニウムカーバイドの複合物で
ある。絶縁層14はアモルファスアルミナ(a−Al2O3)
であり、モース硬さは約7である。ヘッドアセンブリ1
0は、一般的にギャップ長さ22、ギャップ幅24、パ
ーマロイ磁極端26、および銅巻線28を有する。
【0016】図2に、本発明の1実施例に係る基板と絶
縁層を有する磁気記録ヘッドアセンブリ50を示す。セ
ラミック基板52はAl2O3−TiCからなる。ダイヤモ
ンド様炭素からなる絶縁性の耐摩耗層56は、基板52
から電気磁気回路構成部62を絶縁している。ダイヤモ
ンド様炭素(“DLC")は高いsp3結合を有するアモルフ
ァス状態の炭素であり、この炭素材料はダイヤモンドの
多くの物理特性を呈する。
縁層を有する磁気記録ヘッドアセンブリ50を示す。セ
ラミック基板52はAl2O3−TiCからなる。ダイヤモ
ンド様炭素からなる絶縁性の耐摩耗層56は、基板52
から電気磁気回路構成部62を絶縁している。ダイヤモ
ンド様炭素(“DLC")は高いsp3結合を有するアモルフ
ァス状態の炭素であり、この炭素材料はダイヤモンドの
多くの物理特性を呈する。
【0017】Al2O3−TiC基板の上に直接付着された
DLC膜は、くずれたり、層われする傾向があり、この
ような膜では薄膜磁気ヘッドに用いるには好ましくな
い。耐摩耗層56の上下に接合促進層を適用することに
よって、耐摩耗層56の接合とそれによる有効硬さを、
大きく向上することが可能である。これは、100nm以
上の耐摩耗層が必要なときには、とくにその通りであ
る。したがって、図2に示すように、第1および第2接
合促進層54,58が備えられている。電気磁気回路構
成部62は第2接合促進層58の上に付着される。
DLC膜は、くずれたり、層われする傾向があり、この
ような膜では薄膜磁気ヘッドに用いるには好ましくな
い。耐摩耗層56の上下に接合促進層を適用することに
よって、耐摩耗層56の接合とそれによる有効硬さを、
大きく向上することが可能である。これは、100nm以
上の耐摩耗層が必要なときには、とくにその通りであ
る。したがって、図2に示すように、第1および第2接
合促進層54,58が備えられている。電気磁気回路構
成部62は第2接合促進層58の上に付着される。
【0018】図3に、薄層ベース60である基板52と
層54,56,58の拡大図を示す。基板52はAl2O3
−TiCであり、好ましくは、チタニウムカーバイド粒
子を有し、約5から50重量パーセントの範囲内で含有
する。より好ましくは、Al2O3−TiC基板52は、2
0から40重量パーセントの範囲内でチタニウムカーバ
イド粒子を含有し、たとえば、約30パーセントの粒子
を有する3Mセラミック210があり、ミネソタ州セン
トポールの3M社から市販されている。第1接合促進層
54は基板52上に付着される。第1接合促進層54
は、アモルファス水素化合シリコンカーバイド(a−Si:
C:H)であり、好ましくは、約1nmから100nmの範囲
内の厚さであり、より好ましくは、約10nmから50nm
の範囲内である。
層54,56,58の拡大図を示す。基板52はAl2O3
−TiCであり、好ましくは、チタニウムカーバイド粒
子を有し、約5から50重量パーセントの範囲内で含有
する。より好ましくは、Al2O3−TiC基板52は、2
0から40重量パーセントの範囲内でチタニウムカーバ
イド粒子を含有し、たとえば、約30パーセントの粒子
を有する3Mセラミック210があり、ミネソタ州セン
トポールの3M社から市販されている。第1接合促進層
54は基板52上に付着される。第1接合促進層54
は、アモルファス水素化合シリコンカーバイド(a−Si:
C:H)であり、好ましくは、約1nmから100nmの範囲
内の厚さであり、より好ましくは、約10nmから50nm
の範囲内である。
【0019】絶縁性の耐摩耗層56は、第1接合促進層
54の上に付着される。耐摩耗層56は、アモルファス
カーボン(a−C)、アモルファス水素化合カーボン(a−
C:H)、またはイオンビームにより付着されたカーボン
(i−C)のいずれかからなり、好ましくは約10nmから
5μmの範囲内の厚さである。代わりに、ダイヤモンド
またはアモルファスダイヤモンドの層を、耐摩耗層56
のDLCの代りとしてもよい。
54の上に付着される。耐摩耗層56は、アモルファス
カーボン(a−C)、アモルファス水素化合カーボン(a−
C:H)、またはイオンビームにより付着されたカーボン
(i−C)のいずれかからなり、好ましくは約10nmから
5μmの範囲内の厚さである。代わりに、ダイヤモンド
またはアモルファスダイヤモンドの層を、耐摩耗層56
のDLCの代りとしてもよい。
【0020】厚さ1μmの絶縁性の耐摩耗層56は、一
般に厚さが10〜15μmである既に知られている薄膜
磁気ヘッドアセンブリのアモルファスアルミナ絶縁層に
比べ、はるかに薄い。このため、絶縁層を付着するのに
必要な時間が短くなる。さらに、既に知られているヘッ
ドのアモルファスアルミナは、必要な厚さと表面仕上げ
になるまでラップ仕上げされなければならない。最終的
な厚さと表面仕上げをどの程度制御できるかは、ラップ
仕上げの制御能力によって制約される。一方、本発明に
より付着される耐摩耗層56は、約2nm以下の平均表面
あらさ(Ra)であり、表面仕上げの必要はない。
般に厚さが10〜15μmである既に知られている薄膜
磁気ヘッドアセンブリのアモルファスアルミナ絶縁層に
比べ、はるかに薄い。このため、絶縁層を付着するのに
必要な時間が短くなる。さらに、既に知られているヘッ
ドのアモルファスアルミナは、必要な厚さと表面仕上げ
になるまでラップ仕上げされなければならない。最終的
な厚さと表面仕上げをどの程度制御できるかは、ラップ
仕上げの制御能力によって制約される。一方、本発明に
より付着される耐摩耗層56は、約2nm以下の平均表面
あらさ(Ra)であり、表面仕上げの必要はない。
【0021】第1接合促進層54により、薄層のダイヤ
モンド様カーボン層の有効硬さが向上される。上記方法
により付着されたDLCのモース硬さは、アモルファス
アルミナが7であるのに対し、9である。薄膜磁気ヘッ
ドアセンブリでは、本発明によるダイヤモンド様カーボ
ン層は、硬く、電気的に絶縁された層を提供する。この
硬い絶縁層により、ヘッドアセンブリと読み書きされる
記録媒体との間の接触の繰り返しにより引き起こされる
摩耗に対して、薄膜磁気ヘッドアセンブリの耐性が向上
されるものと考えられる。硬い絶縁層はまた、薄膜磁気
ヘッドの製造中に電気磁気回路構成部の後退を少なく
し、結果的に歩留りが向上する。
モンド様カーボン層の有効硬さが向上される。上記方法
により付着されたDLCのモース硬さは、アモルファス
アルミナが7であるのに対し、9である。薄膜磁気ヘッ
ドアセンブリでは、本発明によるダイヤモンド様カーボ
ン層は、硬く、電気的に絶縁された層を提供する。この
硬い絶縁層により、ヘッドアセンブリと読み書きされる
記録媒体との間の接触の繰り返しにより引き起こされる
摩耗に対して、薄膜磁気ヘッドアセンブリの耐性が向上
されるものと考えられる。硬い絶縁層はまた、薄膜磁気
ヘッドの製造中に電気磁気回路構成部の後退を少なく
し、結果的に歩留りが向上する。
【0022】多くの場合、絶縁性の耐摩耗層の上にさら
に層を形成することができると好ましい。薄膜磁気ヘッ
ドアセンブリにおいては特にその通りであり、ヘッドア
センブリの個々の層を構成する電気回路構成部を絶縁層
上に付着することが好ましい。
に層を形成することができると好ましい。薄膜磁気ヘッ
ドアセンブリにおいては特にその通りであり、ヘッドア
センブリの個々の層を構成する電気回路構成部を絶縁層
上に付着することが好ましい。
【0023】図3において、第2接合促進層58は、耐
摩耗層56と選択的に適用可能な追加層(図示せず)との
間の接合を促進する。第2接合促進層58はアモルファ
スシリコン(a−Si)からなることが可能であり、好まし
くは、アモルファス水素化合シリコン(a−Si:H)から
なる。層58の厚さは、好ましくは、約1nmから100
nmの範囲内であり、より好ましくは、約10nmから50
nmの範囲内である。
摩耗層56と選択的に適用可能な追加層(図示せず)との
間の接合を促進する。第2接合促進層58はアモルファ
スシリコン(a−Si)からなることが可能であり、好まし
くは、アモルファス水素化合シリコン(a−Si:H)から
なる。層58の厚さは、好ましくは、約1nmから100
nmの範囲内であり、より好ましくは、約10nmから50
nmの範囲内である。
【0024】第1接合促進層54と耐摩耗層56との間
の接合は、第1接合促進層の付着が完了する前に耐摩耗
層の付着を開始することにより、付着工程中に強化され
ることが可能である。これにより、第1接合促進層54
と耐摩耗層56との間に、この2層の混合である遷移領
域が形成される。同様に、耐摩耗層56と第2接合促進
層58との間の接合は、耐摩耗層が付着が完了する前に
第2接合促進層の付着を開始することによって、強化さ
れることが可能であり、それによって、第2遷移領域が
形成される。
の接合は、第1接合促進層の付着が完了する前に耐摩耗
層の付着を開始することにより、付着工程中に強化され
ることが可能である。これにより、第1接合促進層54
と耐摩耗層56との間に、この2層の混合である遷移領
域が形成される。同様に、耐摩耗層56と第2接合促進
層58との間の接合は、耐摩耗層が付着が完了する前に
第2接合促進層の付着を開始することによって、強化さ
れることが可能であり、それによって、第2遷移領域が
形成される。
【0025】第2接合促進層58を用いることにより、
耐摩耗層56の上に金属や合金のような付加層を形成す
るときに、耐摩耗層から層われが生じにくくなる。この
ことは、薄膜磁気ヘッドアセンブリの製造においては特
に好ましく、第2接合促進層58を用いることにより、
耐摩耗層56への電気回路構成部62の接合が促進され
る。このような場合において、第2接合促進層58が非
導電性であることが好ましい。したがって、第2接合促
進層58としては、a−Si:C:Hよりa−Si:Cが好ま
しい。a−Si:Hは、a−Si:C:Hと異なり非導電性で
あるので、第2接合促進層としては、アモルファスの水
素化合シリコン(a−Si:C)が、a−Si:C:Hより好ま
しい。図2を参照されたい。
耐摩耗層56の上に金属や合金のような付加層を形成す
るときに、耐摩耗層から層われが生じにくくなる。この
ことは、薄膜磁気ヘッドアセンブリの製造においては特
に好ましく、第2接合促進層58を用いることにより、
耐摩耗層56への電気回路構成部62の接合が促進され
る。このような場合において、第2接合促進層58が非
導電性であることが好ましい。したがって、第2接合促
進層58としては、a−Si:C:Hよりa−Si:Cが好ま
しい。a−Si:Hは、a−Si:C:Hと異なり非導電性で
あるので、第2接合促進層としては、アモルファスの水
素化合シリコン(a−Si:C)が、a−Si:C:Hより好ま
しい。図2を参照されたい。
【0026】本発明の方法と、それにより形成された薄
層ベースとは、薄膜磁気ヘッドに用いられるときに、特
に有用であるが、この適用例に限らず適用可能である。
さらに、本発明は、Al2O3−TiC基板上に硬い膜を付
着する必要があるあらゆる場合に有用である。
層ベースとは、薄膜磁気ヘッドに用いられるときに、特
に有用であるが、この適用例に限らず適用可能である。
さらに、本発明は、Al2O3−TiC基板上に硬い膜を付
着する必要があるあらゆる場合に有用である。
【0027】磁気薄膜ヘッドアセンブリの絶縁体として
DLCを用いることは、絶縁層を必要とするあらゆると
ころで有用である。図5に、本発明の他の実施例に係る
磁気記録ヘッドアセンブリ110の側面断面図を示す。
磁気媒体111はヘッドアセンブリ110の上部を矢印
136の方向に移動する。ヘッドアセンブリ110は基
板112、第1絶縁層114、下部読み取りシールド1
16、第2絶縁層118、磁気抵抗(MR)センサ12
0、第3絶縁層121、上部読み取りシールド/下部書
き込み磁極122、第4絶縁層124、複数の書き込み
巻線126、円滑層127、上部書き込み磁極128、
および第5絶縁層130を備えている。基板112は、
好ましくは、基板52と同じ材料からなる。層116,
118,120,121,122は、読み込みヘッド13
2を形成し、層122,124,126,127,128
は、書き込みヘッド134を形成する。絶縁層114,
118,121,124,130は、アモルファス水素化
合カーボン(a−C:H)のような、DLCからなる。アモ
ルファスカーボン(a−C)、イオンビームにより付着さ
れたカーボン(i−C)、ダイヤモンド又はアモルファス
ダイヤモンドのような、他の材料を用いてもよい。
DLCを用いることは、絶縁層を必要とするあらゆると
ころで有用である。図5に、本発明の他の実施例に係る
磁気記録ヘッドアセンブリ110の側面断面図を示す。
磁気媒体111はヘッドアセンブリ110の上部を矢印
136の方向に移動する。ヘッドアセンブリ110は基
板112、第1絶縁層114、下部読み取りシールド1
16、第2絶縁層118、磁気抵抗(MR)センサ12
0、第3絶縁層121、上部読み取りシールド/下部書
き込み磁極122、第4絶縁層124、複数の書き込み
巻線126、円滑層127、上部書き込み磁極128、
および第5絶縁層130を備えている。基板112は、
好ましくは、基板52と同じ材料からなる。層116,
118,120,121,122は、読み込みヘッド13
2を形成し、層122,124,126,127,128
は、書き込みヘッド134を形成する。絶縁層114,
118,121,124,130は、アモルファス水素化
合カーボン(a−C:H)のような、DLCからなる。アモ
ルファスカーボン(a−C)、イオンビームにより付着さ
れたカーボン(i−C)、ダイヤモンド又はアモルファス
ダイヤモンドのような、他の材料を用いてもよい。
【0028】絶縁層114,118,121,124,13
0は硬く、良好な電気的絶縁特性を有し、これらの層は
比較的薄くすることが可能である。第1絶縁層114の
厚さは、好ましくは、10nmから10μmの範囲内であ
り、より好ましくは、約1μm以下である。第2および
第3絶縁層118,121は、それぞれ好ましくは、約
50から500nmの範囲内の厚さである。第4絶縁層1
27は、好ましくは、約0.5から3μmの範囲内の厚
さである。第5絶縁層130は、好ましくは、約0.5
から5μmの範囲内の厚さである。絶縁層の幅をこのよ
うに小さくすることにより、ヘッドアセンブリの読み取
りと書き込みの機能要素間のギャップ寸法は小さくな
り、アセンブリの摩耗に敏感なエリアが小さくなり、そ
れによって、アセンブリの耐摩耗性が向上する。絶縁層
の幅が小さくなることにより、読み取り又は書き込みの
機能要素と硬い保護基板との間の距離もまた小さくな
り、それによって、ヘッドアセンブリの耐摩耗性が向上
する。
0は硬く、良好な電気的絶縁特性を有し、これらの層は
比較的薄くすることが可能である。第1絶縁層114の
厚さは、好ましくは、10nmから10μmの範囲内であ
り、より好ましくは、約1μm以下である。第2および
第3絶縁層118,121は、それぞれ好ましくは、約
50から500nmの範囲内の厚さである。第4絶縁層1
27は、好ましくは、約0.5から3μmの範囲内の厚
さである。第5絶縁層130は、好ましくは、約0.5
から5μmの範囲内の厚さである。絶縁層の幅をこのよ
うに小さくすることにより、ヘッドアセンブリの読み取
りと書き込みの機能要素間のギャップ寸法は小さくな
り、アセンブリの摩耗に敏感なエリアが小さくなり、そ
れによって、アセンブリの耐摩耗性が向上する。絶縁層
の幅が小さくなることにより、読み取り又は書き込みの
機能要素と硬い保護基板との間の距離もまた小さくな
り、それによって、ヘッドアセンブリの耐摩耗性が向上
する。
【0029】絶縁層114,118,121,124,13
0にダイヤモンド様カーボンを用いることはまた有利で
ある。なぜなら、それによって、薄くて、ピンホールの
ない層(すなわち、ショートしない)が付着され、NiFe
(パーマロイ)や、コバルトジルコニウムニオビウム(C
ZN)やコバルトジルコニウムタンタルム(CZT)のよ
うな他の柔らかい磁気膜からなる導電性の磁気薄膜読み
取りシールド116と122との間に配置されたとき、
MRセンサ120のより良好な信号密度となるようにギ
ャップを狭めることができるからである。電気的な導電
性がないが、DLCは熱伝導率は大きく、センサから熱
を奪い取ることによりMRセンサの作動温度を下げる。
これによって、MRセンサの寿命は延ばされ、磁気媒体
111がセンサのうえに止まったときのダメージが防が
れ、テープ走行時の熱ノイズが低減される。熱伝導率が
大きいことはまた、薄膜磁気ヘッドの製造中に電気磁気
回路構成部の応力を小さくし、それによって、信頼性と
工程歩留りが向上される。
0にダイヤモンド様カーボンを用いることはまた有利で
ある。なぜなら、それによって、薄くて、ピンホールの
ない層(すなわち、ショートしない)が付着され、NiFe
(パーマロイ)や、コバルトジルコニウムニオビウム(C
ZN)やコバルトジルコニウムタンタルム(CZT)のよ
うな他の柔らかい磁気膜からなる導電性の磁気薄膜読み
取りシールド116と122との間に配置されたとき、
MRセンサ120のより良好な信号密度となるようにギ
ャップを狭めることができるからである。電気的な導電
性がないが、DLCは熱伝導率は大きく、センサから熱
を奪い取ることによりMRセンサの作動温度を下げる。
これによって、MRセンサの寿命は延ばされ、磁気媒体
111がセンサのうえに止まったときのダメージが防が
れ、テープ走行時の熱ノイズが低減される。熱伝導率が
大きいことはまた、薄膜磁気ヘッドの製造中に電気磁気
回路構成部の応力を小さくし、それによって、信頼性と
工程歩留りが向上される。
【0030】以下に、本発明の実例についてさらに説明
する。なお、本発明は以下の実例に限定されない。
する。なお、本発明は以下の実例に限定されない。
【0031】まず、第1実例について説明する。
【0032】Al2O3−TiCウエハー上に形成されたア
モルファス水素化合ダイヤモンド様カーボン膜(a−C:
H)を含む薄層ベースを以下のように形成した。30重
量パーセントのチタニウムカーバイド粒子を含むAl2O
3−TiCウエハーである3Mセラミック310をエタノ
ールに浸されたコットンワイプを用いて洗浄し、つぎ
に、市販の平行板RFプラズマリアクタであるプラズマ
サーモ 型式 PD 2480 の高圧供給電極に配置
した。そして、リアクタは、メカニカルポンプにより接
続されるルーツブロアを用いて、1ミリトール(0.1
3パスカル)の基準圧力まで排気された。
モルファス水素化合ダイヤモンド様カーボン膜(a−C:
H)を含む薄層ベースを以下のように形成した。30重
量パーセントのチタニウムカーバイド粒子を含むAl2O
3−TiCウエハーである3Mセラミック310をエタノ
ールに浸されたコットンワイプを用いて洗浄し、つぎ
に、市販の平行板RFプラズマリアクタであるプラズマ
サーモ 型式 PD 2480 の高圧供給電極に配置
した。そして、リアクタは、メカニカルポンプにより接
続されるルーツブロアを用いて、1ミリトール(0.1
3パスカル)の基準圧力まで排気された。
【0033】つぎに、ウエハーの表面は、酸素プラズマ
エッチングステップとそのつぎのアルゴンプラズマエッ
チングとによりさらに洗浄した。酸素プラズマエッチン
グステップは、毎分500標準立方センチメートル(scc
m)の酸素流量と900ボルトの直流印加電圧を保ちなが
ら、200ミリトールの圧力で5分間実施した。
エッチングステップとそのつぎのアルゴンプラズマエッ
チングとによりさらに洗浄した。酸素プラズマエッチン
グステップは、毎分500標準立方センチメートル(scc
m)の酸素流量と900ボルトの直流印加電圧を保ちなが
ら、200ミリトールの圧力で5分間実施した。
【0034】アルゴンスパッタリングステップは、20
0sccmのアルゴン流量と1000ボルトの印加電圧を保
ちながら、50ミリトールの圧力で5分間実施した。ア
ルゴンスパッタリングステップの終了1分前に、テトラ
メチシリン蒸気をチャンバーに50sccmの流量で2分間
入れることにより、a−Si:C:H層の付着を開始した。
2分間のa−Si:C:H付着中は、圧力と電圧を50ミリ
ールと1000ボルトに保った。
0sccmのアルゴン流量と1000ボルトの印加電圧を保
ちながら、50ミリトールの圧力で5分間実施した。ア
ルゴンスパッタリングステップの終了1分前に、テトラ
メチシリン蒸気をチャンバーに50sccmの流量で2分間
入れることにより、a−Si:C:H層の付着を開始した。
2分間のa−Si:C:H付着中は、圧力と電圧を50ミリ
ールと1000ボルトに保った。
【0035】a−Si:C:H付着終了30秒前、したがっ
て、アルゴンスパッタリングステップ終了後約30秒
に、DLC付着工程を開始した。a−Si:C:H付着とD
LC付着とのこの30秒のオーバーラップは、この2層
の薄膜の干渉部での混合を緩やかに変化させるのに役立
つ。DLC付着は、ソースガスにブタジエンを、希釈ガ
スにアルゴンを用いて実施した。アルゴンとブタジエン
の流量は、それぞれ、180sccmと20sccmに固定し、
圧力と電圧は、50ミリトールと1000ボルトに設定
した。DLC付着は25分間実施し、DLC薄膜厚さは
1.0μmとなった。生成された膜のモース硬さは9で
あった。
て、アルゴンスパッタリングステップ終了後約30秒
に、DLC付着工程を開始した。a−Si:C:H付着とD
LC付着とのこの30秒のオーバーラップは、この2層
の薄膜の干渉部での混合を緩やかに変化させるのに役立
つ。DLC付着は、ソースガスにブタジエンを、希釈ガ
スにアルゴンを用いて実施した。アルゴンとブタジエン
の流量は、それぞれ、180sccmと20sccmに固定し、
圧力と電圧は、50ミリトールと1000ボルトに設定
した。DLC付着は25分間実施し、DLC薄膜厚さは
1.0μmとなった。生成された膜のモース硬さは9で
あった。
【0036】a−Si:C:H接合促進層の効果を証明する
ため、同一のAl2O3−TiCウエハー上にa−Si:C:H
接合促進層を用いる場合と用いない場合との2つの条件
で、DLC膜を付着した。上記の付着実行中は、Al2O
3−TiCウエハーの一部をマスキングして、これを実行
した。そして、第2の付着は、同一のウエハーについて
マスクされた領域を露出し、a−Si:C:H付着ステップ
以外の上記工程を行なうことにより実行した。a−Si:
C:H接合促進層を利用せずに直接にウエハー上にDL
Cが付着されたところでは、DLCはウエハーからくず
れ、層われする傾向があった。
ため、同一のAl2O3−TiCウエハー上にa−Si:C:H
接合促進層を用いる場合と用いない場合との2つの条件
で、DLC膜を付着した。上記の付着実行中は、Al2O
3−TiCウエハーの一部をマスキングして、これを実行
した。そして、第2の付着は、同一のウエハーについて
マスクされた領域を露出し、a−Si:C:H付着ステップ
以外の上記工程を行なうことにより実行した。a−Si:
C:H接合促進層を利用せずに直接にウエハー上にDL
Cが付着されたところでは、DLCはウエハーからくず
れ、層われする傾向があった。
【0037】図4に、a−Si:C:H付着前加工がされた
領域102とされてない領域104との光学顕微鏡写真
100を示す。前加工がされてない領域104において
DLC膜がくずれ、層われしていることが、はっきりと
観察される。a−Si:C:H付着前加工がされた領域10
2は、領域102がべっとりと黒いことより明らかなよ
うに、はっきり分かるくずれや層われは観察されなかっ
た。
領域102とされてない領域104との光学顕微鏡写真
100を示す。前加工がされてない領域104において
DLC膜がくずれ、層われしていることが、はっきりと
観察される。a−Si:C:H付着前加工がされた領域10
2は、領域102がべっとりと黒いことより明らかなよ
うに、はっきり分かるくずれや層われは観察されなかっ
た。
【0038】a−Si:C:H下地層による接合強化を定量
化するため、a−Si:C:H層を有するAl2O3−TiCウ
エハー上と、有さないウエハー上とに、厚さ0.5μm
のDLC膜をいくつか生成した。DLC膜にエポキシ接
着されたアルミニウム製びょうをとりつけて引っ張り試
験を行なうことにより、接合力を計測した。上記工程に
より生成されたDLC膜は、試験した最大荷重7.3X
107N/m2で破断しなかった。a−Si:C:H層なしに
生成されたDLC膜は、3.5X107N/m2の荷重で
破断した。
化するため、a−Si:C:H層を有するAl2O3−TiCウ
エハー上と、有さないウエハー上とに、厚さ0.5μm
のDLC膜をいくつか生成した。DLC膜にエポキシ接
着されたアルミニウム製びょうをとりつけて引っ張り試
験を行なうことにより、接合力を計測した。上記工程に
より生成されたDLC膜は、試験した最大荷重7.3X
107N/m2で破断しなかった。a−Si:C:H層なしに
生成されたDLC膜は、3.5X107N/m2の荷重で
破断した。
【0039】つぎに、第2実例を説明する。
【0040】第2接合促進層は、第1実例にしたがって
製造された薄層ベースに対して、以下のステップを実行
することにより形成した。アモルファス水素化合ダイヤ
モンド様カーボン膜(a−C:H)を、第1実例の第1〜4
段落に記載した本発明の方法によって、Al2O3−TiC
基板上に付着した。DLC付着ステップ終了前30秒
に、アルゴン中に2パーセント混合されたシランを20
0sccmの割合でリアクタに入れることにより、DLC層
上にa−Si:Hが付着された。圧力と直流印加電圧は、
50ミリトールと1000ボルトに保った。a−Si:H
付着は2分間続け、好ましいと考えられる範囲内、すな
わち、約1から100nmの厚さであるa−Si:H薄膜が
生成された。このとき、多層の電気磁気回路構成部はa
−Si:H層上に付着させ、薄膜磁気ヘッドを形成するこ
とが可能であった。
製造された薄層ベースに対して、以下のステップを実行
することにより形成した。アモルファス水素化合ダイヤ
モンド様カーボン膜(a−C:H)を、第1実例の第1〜4
段落に記載した本発明の方法によって、Al2O3−TiC
基板上に付着した。DLC付着ステップ終了前30秒
に、アルゴン中に2パーセント混合されたシランを20
0sccmの割合でリアクタに入れることにより、DLC層
上にa−Si:Hが付着された。圧力と直流印加電圧は、
50ミリトールと1000ボルトに保った。a−Si:H
付着は2分間続け、好ましいと考えられる範囲内、すな
わち、約1から100nmの厚さであるa−Si:H薄膜が
生成された。このとき、多層の電気磁気回路構成部はa
−Si:H層上に付着させ、薄膜磁気ヘッドを形成するこ
とが可能であった。
【0041】この第2接合促進層で覆われたダイヤモン
ド様カーボンは、大部分の金属を合金を含む種々の構成
要素、より具体的には電気磁気回路構成部との接着性が
良い。
ド様カーボンは、大部分の金属を合金を含む種々の構成
要素、より具体的には電気磁気回路構成部との接着性が
良い。
【図1】 従来例の薄膜磁気ヘッドの斜視図である。
【図2】 本発明の1実施例に係る薄膜磁気ヘッドの斜
視図である。
視図である。
【図3】 図2の正面からみた部分の拡大正面図であ
る。
る。
【図4】 本発明の方法により基板上に付着されたダイ
ヤモンド様カーボン(薄膜)の光学顕微鏡写真である。
上部は層われのある状態を、下部は層われのない状態を
示している。
ヤモンド様カーボン(薄膜)の光学顕微鏡写真である。
上部は層われのある状態を、下部は層われのない状態を
示している。
【図5】 本発明の他の実施例に係る薄膜磁気ヘッドア
センブリの側面断面図である。
センブリの側面断面図である。
10 ヘッドアセンブリ 12 基板 14 絶縁層 22 ギャップ長
さ 24 ギャップ幅 26 磁極端 28 巻線 50 ヘッドアセ
ンブリ 52 基板 54 第1接合促
進層 56 耐摩耗層 58 第2接合促
進層 60 薄層ベース 62 回路構成部 100 光学顕微鏡写真 102 前加工が
された領域 104 前加工がされてない領域 110 ヘッドア
センブリ 111 記録媒体 112 基板 114 第1絶縁層 116 下部読み
取りシールド 118 第2絶縁層 120 センサ 121 第3絶縁層 122 上部読み取りシールド/下部書き込み磁極 124 第4絶縁層 126 書き込み
巻線 127 円滑層 128 上部書き
込み磁極 130 第5絶縁層 132 読み込み
ヘッド 134 書き込みヘッド 136 矢印
さ 24 ギャップ幅 26 磁極端 28 巻線 50 ヘッドアセ
ンブリ 52 基板 54 第1接合促
進層 56 耐摩耗層 58 第2接合促
進層 60 薄層ベース 62 回路構成部 100 光学顕微鏡写真 102 前加工が
された領域 104 前加工がされてない領域 110 ヘッドア
センブリ 111 記録媒体 112 基板 114 第1絶縁層 116 下部読み
取りシールド 118 第2絶縁層 120 センサ 121 第3絶縁層 122 上部読み取りシールド/下部書き込み磁極 124 第4絶縁層 126 書き込み
巻線 127 円滑層 128 上部書き
込み磁極 130 第5絶縁層 132 読み込み
ヘッド 134 書き込みヘッド 136 矢印
フロントページの続き (72)発明者 セオドア・アルバート・シュワルツ アメリカ合衆国55144−1000ミネソタ州セ ント・ポール、スリーエム・センター(番 地の表示なし)
Claims (11)
- 【請求項1】 アルミナマトリックスに分散されたチタ
ニウムカーバイド粒子からなるセラミック基板(52)
と、 該基板の上に形成されたa−Si:C:Hからなる接合促進
層(54)と、 該接合促進層の上に形成されたダイヤモンド様炭素から
なる絶縁性の耐摩耗層(56)とを備える薄膜磁気ヘッド
(50)用薄層ベース(60)。 - 【請求項2】 上記耐摩耗層の上に形成され、a−Si:
Hからなる第2接合促進層(58)をさらに備えることを
特徴とする請求項1記載の薄層ベース。 - 【請求項3】 上記各接合促進層は、約1から100ナ
ノメートルの範囲内の厚さであることを特徴とする請求
項2記載の薄層ベース。 - 【請求項4】 上記接合促進層と上記耐摩耗層の間に介
在する遷移領域をさらに備え、該遷移領域は上記二つの
層の混合であることを特徴とする請求項1記載の薄層ベ
ース。 - 【請求項5】 (a) アルミナマトリックスに分散され
たチタニウムカーバイド粒子からなるセラミック基板
(52)の上にa−Si:C:Hからなる接合促進層(54)を
付着するステップと、 (b) 上記接合促進層の上に、ダイヤモンド様炭素から
なる絶縁性の耐摩耗層(56)を付着するステップとを備
えたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド(50)用薄層ベー
ス(60)の製造方法。 - 【請求項6】 上記ステップ(b)の後に、上記耐摩耗層
の上にa−Si:Hからなる第2接合促進層(58)を付着
するステップをさらに備えることを特徴とする請求項5
記載の製造方法。 - 【請求項7】 アルミナマトリックスに分散されたチタ
ニウムカーバイド粒子からなるセラミック基板(52)
と、 該基板の上に形成されるa−Si:C:Hからなる第1接合
促進層(54)と、 該第1接合促進層の上に形成されるダイヤモンド様炭素
からなる絶縁性の耐摩耗層(56)と、 該耐摩耗層の上に形成されるa−Si:Hからなる第2接
合促進層(58)と、 該第2接合促進層の上に付着される電気磁気回路構成部
(62)とを備えることを特徴とする薄膜磁気ヘッドアセ
ンブリ(50)。 - 【請求項8】 上記第1および第2接合促進層は、それ
ぞれ約1から100ナノメートルの範囲内の厚さである
ことを特徴とする請求項7記載の薄膜磁気ヘッドアセン
ブリ。 - 【請求項9】 上記耐摩耗層は、約10ナノメートルか
ら5マイクロメートルの範囲内の厚さであることを特徴
とする請求項7記載の薄膜磁気ヘッドアセンブリ。 - 【請求項10】 アルミナマトリックスに分散されたチ
タニウムカーバイド粒子からなるセラミック基板(52)
と、 該基板の上に形成された層であって、a−Si:Cとa−S
i:C:Hとのグループから選択された材料からなる接合
促進層(54)と、 該接合促進層の上に形成された層であって、ダイヤモン
ド様炭素、ダイヤモンド、およびアモルファスダイヤモ
ンドのグループから選択された材料からなる絶縁性の耐
摩耗コーティング(56)とを備えることを特徴とする薄
膜磁気ヘッドアセンブリ(50)用薄層ベース(60)。 - 【請求項11】 上記耐摩耗コーティングの上に形成さ
れるa−Si:Hからなる第2接合促進層(58)と、 該第2接合促進層の上に付着され、上記薄層ベースが薄
膜磁気ヘッドとして機能できる形状である電気磁気回路
構成部(62)とを備えることを特徴とする請求項10記
載の薄層ベース。
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